TGA 분석에 의한 DGEBA/MDA/PGE 계의 열분해 특성

송영욱,김상욱 서울시립대학교 산업기술연구소 1998 산업기술연구소논문집 Vol.6 No.1

Thermal degradation characteristics of DGEBA/MDA/GE systemnv was iestigated by TGA. TGA is a thermal analysis instrument by estimation of the sample weight loss with the increment of temperature. Thermal degradation activation energy of DGEBA/MDA/PGE system was calculated by Freeman &Carroll equation. The influence of heating rate on the thermal decomposition activation energy ofDGEBA/MDA/PGE system was discovered. Thermal degradation activation energies of the system at various heating rates had maximum value with the PGE content of 10 phr. Decomposition temperature(Td) was investigated, too.

TGA를 이용한 가교폴리에틸렌의 방사선 열화 평가

이청,김기엽,류부형,임기조 한국안전학회 2003 한국안전학회지 Vol.18 No.2

Radiation degradation of crosslinked polyethylene(XLPE) was investigated using thermogravimetric analysis (TGA), The results of TGA were compared with FT-IR, melting temperature, oxidation induction time, and elongation al break on the XLPE exposed by γ-ray. 5% decomposition temperature of γ-ray irradiated XLPE showed similar tendencies with the case of elongation at break. Both properties agreed below 1000 kGy, however, did not show any remarkable characteristics above 1000 kGy, these properties can be useful to evaluate the radiation degradation of XLPE for only low irradiated region. Above 1000 kGy, the thermal decomposition activation energy showed decreased, on the contrary, increasing below 1000 kGy. Compared with FT-IR spectrum of irradiated XLPE, it was confirmed that the oxidation reaction was still occurring below 1000 kGy. Radiation degradation of XLPE was dependent upon the irradiation doses, TGA can be a useful tool to evaluate the degradation.

밀랍을 이용해 주조된 금속활자와 거푸집의 재료학적 특성

윤용현,조남철,이병훈 한국서지학회 2012 서지학보 Vol.0 No.39

밀랍주조법에 의해 금속활자를 주조하는 방법은 최근까지 거푸집 재료의 사용에 있어 관련 분야의 논의가 지속되고 있는 분야이다. 지금까지는 이암과 석비레, 주물사를 주재료로 하고 황토와 모래를 적절하게 혼합하여 사용한 결과 금속활자 주조를 성공해 낼 수 있었다. 특히 석비레를 주재료로 사용한 경우 활자의 주조과정이나 鑄成率에 있어 성공정도가 높아 가장 적합한 재료로 판단되었다. 본 연구는 밀랍을 이용해 금속활자를 주조하기 위해 석비레, 황토 등을 섞어 거푸집을 제작하고 이들의 재료학적 특성을 XRD, 실체현미경, SEM, TGA-DTA 등을 이용하여 분석한 것이다. 거푸집에 대한 광물분석 결과 燒成하지 않은 거푸집(No.1)에서는 原材料와 유사한 석영, 장석, 운모, 녹니석 등이 검출되었으나, 소성한 거푸집(No.2와 No.3)에서는 녹니석이 검출되지 않았다. 검출된 성분으로 미루어 소성시 온도가 약 850℃내외에서 이루어졌음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 TGA-DTA 분석결과와도 일치한다. 또한 실체현미경과 SEM 등을 이용하여 각 거푸집의 미세조직을 관찰한 결과 No.1의 경우는 소성이 이루어지지 않아 性質이 치밀하지 못하였으며, 일부 석영이 빠져 나간 곳에는 미세한 광물 입자들이 치밀하지 못한 채 남아 있었다. No.2와 No.3의 경우에는 내부에서 소성이 이루어져 No.1에 비하여 성질이 치밀하게 유지하고 있음을 관찰할 수 있었다. 특히 No.3의 경우에는 금속활자 용융액과 접한 표면부의 경우 아주 작은 깊이로 외부에 비하여 소성온도가 더 높았었기 때문에 기질이 더 치밀하고 색상에서도 차이가 있었음을 알 수 있었다. 이번에 주조실험에서 복원된 금속활자는 대략 Cu 75.93wt%, Sn 9.18wt%, Pb 8.92wt%로 이루어진 Cu-Sn-Pb 합금이며 임의적인 열처리나 가공흔적이 관찰되지 않은 일반적인 주조 조직임을 알 수 있었다. 그러나 이번 연구에서는 석비레, 황토의 비율을 일정한 6.5 : 3.5로 제작하여 실험에 이용하였지만, 이에 대한 비율을 다양하게 한다면 거푸집에 대한 더욱 유익한 정보를 얻을 수 있을 것으로 보인다. Casting movable metal types using beeswax casting has been a controversial debate topic since mould was used as a material. Until now, main materials for successfully casting movable metal types have been mudstone, saprolite and moulding sand well mixed with red clay and sand. Especially when saprolite was used as a main material, in whole process of mixing saprolite with red clay and rate of casting success, was most succeeded. This research was carried out by mixing saprolite with red clay and mudstone to create a mould and analyze their characteristics as a material through XRD(X-Ray Differentiation), stereoscopic microscope, SEM(Scanning Electron Analysis) and TGA-DTA(Thermogravimetric Analysis Differential Thermal Analysis). When mineralogical analysis was done on moulds, mould(No.1) without firing was detected with quartz, feldspar, mica and chlorite similar to raw materials. However, moulds(No.2 and No.3) with firing was not detected with chlorite. Concluding from detected components, firing was done on moulds around 850℃. This result perfectly matched with TGA-DTA analysis. Moreover when each mould's microstructures were analyzed with stereoscopic microscope and SEM, it was found that mould(No.1)'s quality was not elaborate and meticulous due to absent of firing process and some places where quartz were detached were left with mineral particles. In cases of moulds(No.2 and No.3), internal firing maintained the quality if components very fine and elaborate compared to that of mould(No.1). Particularly in the case of mould(No.3), the firing temperature was slightly higher internally where the mould was adjacent to melted metal type thus substrates were more elaborate and showed colour difference compared to other ones. Movable metal types restored through this casting experiment was an Cu-Sn-Pb alloy composed of Cu 75.93wt%, Sn 9.18wt%, Pb 8.92wt% and any evidence of artificial firing and manufacturing was not found. Constant ratio, 6.5:3.5 of saprolite and red clay were used in this research however, if the ratio is varied more useful and interesting information about mould could be obtained.

TGA에 의한 탄소섬유/탄화규소 복합재료의 열처리 특성

김성훈(Seong-Hoon Kim),윤한기(Han-Ki Yoon) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.10

In this study, monolithic SiC and C<SUB>f</SUB>/SiC were made by hot pressing method with SiC powder whose a particle size is 50nm and less on the average. Alumina (Al₂O₃), yttria (Y₂O₃) and silica (SiO₂) were used for sintering additives and ratios of Al₂O₃:Y₂O₃:SiO₂ composition was lockup to 6:4:3(in the case of C<SUB>f</SUB>/SiC carbon fiber was used reinforcement). The composite materials have been sintered for 1 hour at 1800℃ under the pressure of 20㎫. The carbon fiber investigated oxidation property by TGA for finding out decarburization point. So the carbon fiber was observed change of thermogravimetric from 0 to 1000℃ at 10℃/min by TGA-equipment. monolithic SiC and C<SUB>f</SUB>/SiC were evaluated in terms of heat-treatment characteristics for porous ceramics. As a result, decarburization point selected middle point of TGA curve and C<SUB>f</SUB>/SiC composite materials occurred perfectly decarburization at carbon fiber. The future, if it became sintering condition of optimization, porous ceramics will fabricate excellent property used reaction of carbon.

비등온 TGA를 이용한 ACM 고무복합재료의 열분해 거동 연구

안원술 ( Won Sool Ahn ),이형석 ( Hyung Seok Lee ) 한국고무학회 2013 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.48 No.2

비등온 TGA 실험방법을 이용하여 가교 사이트가 서로 다른 chlorine cure-site ACM 고무와 carboxylic cure-site ACM 고무 두 종류에 대하여 열분해 거동을 연구하였다. 분해 반응이 최대인 점의 온도는 모든 승온 속도에서 carboxylic cure-site ACM 고무의 열분해 특성이 상대적으로 더 안정함을 보여 주었다. Kissinger의 해석 방법에 의한 활성화에너지는 chlorine cure-site ACM 및 carboxylic cure-site ACM 고무에 대하여 각각 118.6 및 105.5 kJ/mol로 나타났으며, Flynn-Wall-Ozawa의 해석방법에서의 전환율 0.1∼0.2 범위의 평균과 유사한 값을 나타내었다. 반응차수 해석으로부터 두 시험편 모두 일반적인 고무와 유사한 다중 복합반응에 의하여 열분해 반응이 진행됨을 알 수 있었다. Thermal degradation behavior of chlorine cure-site ACM and carboxylic cure-site ACM rubbers was studied by non-isothermal TGA thermal analysis. Carboxylic cure-site ACM rubber exhibited comparatively more thermally stable than chlorine cure-site ACM, showing higher peak temperature, at which maximum reaction rate occurred. Activation energies from Kissinger method were calculated as 118.6 kJ/mol for the chlorine cure-site ACM and 105.5 kJ/mol for the carboxylic cure-site ACM, showing similar values from Flynn-Wall-Ozawa analysis over the conversion range of 0.1∼0.2. From the analysis of the reaction order change, both samples seemed thermally decomposed through the multiple reaction mechanism as is the common rubber materials.

과열 증기 처리된 생활폐기물의 가스화 특성 연구

노선아 한국에너지학회 2022 에너지공학 Vol.31 No.4

과열증기를 이용하여 전 처리된 생활폐기물의 가스화 특성을 살펴보았다. 가스화 특성 연구는 시간에 따른 중 량 변화를 측정하는 두 가지 열중량분석기, TGA 및 thermobalance를 이용하여 수행되었다. TGA는 질소 분위 기 하에서 휘발분의 열분해 특성을 thermobalance에서는 steam을 주입하면서 char의 가스화 kinetics를 고찰하 였다. TGA에서는 450oC 부근에서 최대 반응 속도를 나타내며 400-500oC에서 열분해가 진행되었다. 가스화 kinetics는 thermobalance에서 char를 이용하여 750-900oC에서 수증기 분압을 각각 0.2, 0.4, 0.6 atm으로 변화 시키며 중량 변화를 측정하여 고찰하였으며 volumetric, shirinking core, modified volumetric model의 총 세 가지 모델로 해석하였다. 이중 volumetric model이 가스화 특성을 가장 잘 나타내었으며, 이 때 activation energy는 209.5 kJ/mol, 빈도 인자는 0.23 s-1atm-1, 수증기의 분압에 대한 반응차수는 1.4를 나타내었다.

노화촉진시험법 및 TGA를 이용한 ACM 고무복합재료의 수명 예측 연구

안원술 ( Won Sool Ahn ),이준만 ( Joon Man Lee ),이형석 ( Hyung Seok Lee ) 한국고무학회 2014 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.49 No.2

자동차 엔진 부품용으로 많이 사용되는 ACM 고무 샘플에 대하여 150℃, 160℃, 170℃, 및 180℃의 등온 상태에서 시간에 따른 압축영구줄음율(CS)과 열중량감소율을 측정하여 상관관계를 구하고, 이를 비등온 TGA를 이용하는 Toop의 해석방법에 이용하여 사용온도에서의 수명을 예측하고자 하였다. 노화촉진시험으로부터 측정된 중량감소율는 CS에 대하여 선형적으로 변화하는 것이 관찰되었으며, 이로부터 CS 40%에 이르는 시간을 재료의 수명시간으로 했을 때 중량감소에 의한 전환율은 4.2%로 나타났다. TGA 곡선으로부터 Flynn-Wall-Ozawa법에 의하여 전환율 4.2%에서의 활성화에너지는 120.2 kJ/mol로 계산되었으며, 이를 Toop의 해석법에 적용하였을 때의 예측수명은 사용온도 120℃에서 약 9,700 시간으로 계산되었다. Compression set (CS) and weight loss by thermal degradation of the ACM rubber composite sample prepared for an automotive part were measured simultaneously at several given temperatures of 150℃, 160℃, 170℃, and 180℃. Using the relationship between them, thermal life of the sample could be predicted at a given operating temperature by applying Toops method which is based on the analysis of non-isothermal TGA thermograms. Conversion by weight loss showed a linear relationship with CS changes, exhibiting 4.2% at CS 40%. Activation energy of thermal degradation was calculated as 120.2 kJ/mol at 4.2% of weight loss from Flynn-Wall-Ozawa analysis. When the expected life was set as time to reach CS 40% at 120℃, the life time of the sample was calculated as 9,700 hrs when Toops method was applied.

합성 다이아몬드를 위한 산화제가 첨가된 세정공정

송정호(Song, Jeongho),이지헌(Lee, Jiheon),송오성(Song Ohsung) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.8

본 연구에서는 고품질의 합성다이아몬드를 얻고자 합성다이아몬드 표면에 잔류하는 그래핀, DLC 등의 흑연계 준안정상을 효과적으로 제거하는 세정공정을 위해 왕수와 황산 외에 K2S2O8, P₂O₅, KMnO₄의 산화제가 들어간 습식세정 공정, PⅡ를 제안하였다. 이 공정은 기존의 산처리를 이용한 세정공정(PⅠ) 뿐만 아니라 신세정공정(PⅠ+PⅡ)을 함께 사용 하여 7GPa-1500℃-5minutes의 조건 하에서 합성된 200um의 다이아몬드 표면에 잔류하는 흑연과 불순물 등을 제거하기 위해 진행되었다. 이를 육안분석, 광학현미경, 마이크로라만, TGA-DTA를 통하여 확인하였다. 육안분석과 광학현미경 분 석 결과 새로운 습식세정공정(PⅠ+PⅡ) 진행 후 합성다이아몬드의 채색이 밝은 노란색으로 개선되었다. 또한 마이크로라 만 분석을 통해 1330cm-1의 다이아몬드 고유 피크 외에 1440cm-1의 흑연계 준안정상인 DLC피크가 사라지는 것을 확인하 여 정량적으로 잔류불순물의 양이 줄어든 것을 확인하였다. TGA-DTA 결과, 처리 전(PⅠ only) 흑연계 준안정상이 먼저 분해되어 770.91℃부터 열분해가 시작되었으나 신세정공정(PⅠ+PⅡ)으로 처리 후 순수한 합성다이아몬드는 892.18℃부터 시작되어 흑연계 준안정상이 효과적으로 제거된 것을 확인하였다. 이러한 신세정공정은 합성다이아몬드의 잔류불순물제 거를 통해 품질향상을 기대할 수 있었다 In this study, a wet cleaning process, PⅡ, using aqua-regia and sulfuric acid mixture with oxidant agent (K2S2O8, P₂O₅, KMnO₄, H₂O₂ etc) is proposed to remove the metastable phase of graphite such as graphene and DLC for high quality synthetic diamonds. The process employed the conventional acid cleaning process (PⅠ) as well as PⅠ+PⅡ to remove the graphite related impurities from the 200um-diamond powders synthesized at 7GPa-1500℃ -5minutes. The degree of cleaning after PⅠ and PⅠ+PⅡ has been observed by naked-eye, optical microscopy, micro-Raman spectroscopy, and TGA-DTA. After PⅠ+PⅡ, the color of diamond became more vividly yellow with enhanced saturation with naked eye and optical microscopy analysis. Moreover, the disappearance of diamond-like-carbon (DLC) peak (1440cm-1) observed by Raman spectroscopy confirmed the decrease in amount of remaining impurities. TGA-DTA results showed that the graphite impurities first started to dissolve at 770.91℃ after PI process. However, the pyrolysis started at 892.18℃ after PⅠ+PⅡ process because of the dissolution of pure diamonds. This result proved the effective dissolution of the metastable phase of graphite. We expect that the proposed PⅡ process may enhance the quality of diamonds through effective removal of surface impurities.

폐타이어 분쇄물의 자연발화현상에 대한 재연실험 및 열분석에 관한 연구

고재선,장만준 한국화재소방학회 2012 한국화재소방학회논문지 Vol.26 No.6

These days, spontaneous ignition phenomena by oxidizing heat frequently occur in the circumstances of processing and storing waste tires. Therefore, to examine the phenomena, in this work, this researcher conducted the tests of fires of fragmented waste tires (shredded tire), closely investigated components of the fire residual materials collected in the processing and storing place, and analyzed the temperature of the starting of the ignition, weight loss, and heat of reaction. For the study, this researcher conducted fire tests with fragmented waste tires in the range of 2.5 mm to 15 mm, whose heat could be easily accumulated, and performed heat analysis through DSC and TGA, DTA, DTG, and GC/MS to give scientific probability to the possibility of spontaneous ignition. According to the tests, at the 48-hour storage, rapid increase in temperature (178℃), Graphite phenomenon, smoking were observed. And the result from the DTA and DTG analysis showed that at 166.15℃, the minimum weight loss occurred. And, the result from the test on the waste tire analysis material 1 (Unburnt) through DSC and TGA analysis revealed that at 180℃ or so, thermal decomposition started. As a result,the starting temperature of ignition was considered to be 160℃ to 180℃. And, at 305℃, 10 % of the initial weight of the material reduced, and at 416.12℃, 50 % of the intial weight of the material decreased. The result from the test on oxidation and self-reaction through GC/MS and DSC analysis presented that oxidized components like 1,3 cyclopentnadiene were detected a lot. But according to the result from the heat analysis test on standard materials and fragmented waste tires, their heat value was lower than the basis value so that self-reaction was not found. Therefore, to prevent spontaneous ignition by oxidizing heat of waste tires, it is necessary to convert the conventional process into Cryogenic Process that has no or few heat accumulation at the time of fragmentation. And the current storing method in which broken and fragmented materials are stored into large burlap bags (500 kg) should be changed to the method in which they are stored into small burlap bags in order to prevent heat accumulation. 본 연구에서는 최근 빈번히 발생하고 있는 폐타이어의 가공 및 저장상황에서의 산화열에 의한 자연발화현상을 규명하기 위해 폐타이어 분쇄물에 대한 화재 재연실험과 가공 및 저장장소에서 수거한 화재 잔존물에 대한 면밀한 성분 분석및 발화개시온도, 무게감량, 반응열 등을 분석하였다. 이를 위해 열축적이 용이한 폐타이어 분쇄물 2.5~15 mm 범위의파쇄된 분쇄물을 대상으로 재연실험 및 DSC 및 TGA, DTA, DTG, GC/MS를 통한 열분석을 시행하여 자연발화의 가능성에 대한 과학적인 개연성을 부여하고자 하였다. 연구결과를 살펴보면 재연실험을 통하여 관찰한 결과 48시간 저장시에 온도의 급상승(178℃) 및 탄화현상, 연기발생이 관찰되었다. 또한 DTA, DTG 분석한 결과 166.15℃에서 최초중량감소가 일어나는 것으로 분석되었다. 아울러 DSC 및 TGA를 이용한 폐타이어 분쇄물 1(Unburnt)의 실험결과180℃ 부근에서 열분해를 시작하는 것으로 나타나 폐타이어의 발화 개시온도는 160~180℃라고 말할 수 있다. 그리고305℃에서 최초 원료 무게의 10 % 중량감소가 있었고, 원료 무게의 50 % 중량감소는 416℃로 분석되었다. 또한 GC/MS와 DSC를 이용한 산화성 및 자기반응성시험에 있어서는 1,3 cyclopentnadiene 등 산화성성분이 다량 검출되었지만표준물질과 폐타이어 분쇄물과의 열분석실험결과 기준치 이하로 분석되어 자기반응성은 없는 것으로 분석되었다. 따라서 폐타이어의 산화열에 의한 자연발화현상을 방지하기 위해서는 분쇄시 열축적이 적거나 없는 냉동파쇄방식 등의 가공공정으로 전환유도를 고려해야하며 현재 파쇄·분쇄물을 대형 마대(500 kg)로 저장하는 방식에서, 마대를 소형화하여 분쇄물을 분산 저장하는 등의 방법으로 열축적을 방지해야한다.

Evaluation of the susceptibility of coal to spontaneous combustion by a TG profile subtraction method

Yulong Zhang,Sheng Xue,Junfeng Wang,Yue Wu,Zhengfeng Li,Liping Chang 한국화학공학회 2016 Korean Journal of Chemical Engineering Vol.33 No.3

−It is imperative to have an in-depth understanding of the intrinsic reaction between coal and oxygen during low-temperature oxidation, as the reaction is the main source responsible for the self-heating and spontaneous combustion of coal. As low-temperature oxidation of coal involves a series of physical and chemical process and many parallel reactions, it is difficult to directly investigate the intrinsic reaction between coal and oxygen by conventional analytical method. Thermogravimetric analysis (TGA) was used to investigate the intrinsic reaction between coal and oxygen based on the mass change. By means of the subtraction analysis method of TGA, the TG-subtraction curves were obtained by subtracting the TG-N2 curves from the TG-air curves. The results indicate that a TG-subtraction curve can better reflect the intrinsic reaction of coal oxidation than a TG-air curve by eliminating the influence of evaporation of water and thermal decomposition of inherent oxygen-containing groups. In terms of the rate of mass increase, the intrinsic reactions can be divided into three stages: slow oxidation stage, advanced oxidation stage and rapid oxidation stage. The activation energy at each of the stages, obtained by Coats and Redfern’s model, can be used to as a technical parameter to evaluate the proneness of coal spontaneous combustion. The optimum experiment conditions were also developed to study low-temperature coal oxidation with the subtraction method of TGA.